地面清洁机器人以及用于地面清洁机器人的控制方法与流程

本发明涉及用于清洁地面的地面清洁机器人领域。

背景技术：

自移动机器人是一种全智能移动装置，该装置在不受用户控制的情况下通过在被移动区域上自主移动进行工作，如常见的地面吸尘机器人。由于自移动机器人是自主移动的，因此在移动过程中难免会遇到墙壁、座椅等障碍物。而且一旦机器人与障碍物发生碰撞后，机器人的移动方向将会发生改变，而且这种改变很难控制，因此，现有技术的自移动机器人上均设置有障碍物检测装置，在机器人移动过程中当障碍物检测装置检测到移动前方出现障碍物后，机器人要执行避障程序以避免自移动机器人与障碍物发生碰撞。

在公开号为cn101923351b的中国发明专利中公开了一种机器人清洁器及其控制方法，该机器人清洁器能够执行沿着墙或者障碍物的边部进行行走的贴边情结模式，该贴边模式长长会花费机器人清洁器更多的电量而影响区域的正常情结，而且通家居环境中通常有较多的障碍物，持续沿着障碍物的边部使得清洁覆盖效率大大降低。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种清洁覆盖率高的地面清洁机器人。本发明的另一个目的是提供一种能获得高清洁覆盖率的、控制地面清洁机器人移动的方法。

为了实现上述发明的第一目的，本发明采用如下第一技术方案：一种地面清洁机器人，包括：

一机器人本体，能够在待清洁地面上自主移动；

一障碍物感测装置，用于对所述机器人本体向前移动过程中机器人本体前侧出现的障碍物进行感测；

一控制系统，所述的障碍物感测装置与所述的控制系统相信号连接，所述的机器人本体能够基于所述障碍物感测装置反馈的信息控制所述的机器人本体移动；

所述的控制系统内部预设有第一清洁方式，所述的第一清洁方式包括多个移动模式，其中所述的移动模式至少包括：

一控制所述的机器人本体在障碍物之间移动的正常移动模式；

一控制所述的机器人本体远离障碍物的避障模式；

一控制所述的机器人本体沿着所述障碍物的边部持续移动一距离的短贴边移动模式，该距离的长短为从一距离数据集合中随机抽取的一随机距离；

所述的机器人本体在按照所述的第一清洁方式工作时，所述的控制系统能够控制所述的机器人本体在正常移动模式、避障模式以及短贴边移动模式之间相互切换。

上述技术方案中，优选的，所述的控制系统内部预设第一条件和第二条件，当所述的控制系统满足第一条件时，所述的控制系统控制所述的机器人本体从所述的正常移动模式切换到所述的避障模式；当所述的控制系统满足第二条件时，所述的控制系统控制所述的机器人本体从所述的正常移动模式切换到所述的短贴边移动模式。

上述技术方案中，优选的，所述的距离数据集合为从一上限距离值至一下限距离值之间的距离值元素集合，所述的上限距离值大于所述的下限距离值。

上述技术方案中，优选的，所述的上限距离值小于等于100cm，所述的下限距离值大于等于20cm。

上述技术方案中，优选的，所述的控制系统内部预设有第二清洁方式，所述的第二清洁方式包括一控制所述的机器人本体自主寻找障碍物的边部并在寻找到障碍物边部后持续沿障碍物边部移动的长贴边移动模式。

上述技术方案中，优选的，所述的地面清洁机器人还包括一输入单元，所述的输入单元供用户选择所述的机器人本体按照所述的第二清洁方式进行工作的方式选择单元。

为了实现上述发明的第一目的，本发明采用如下第二技术方案：一种地面清洁机器人，包括：

一机器人本体，能够在待清洁地面上自主移动；

一障碍物感测装置，用于对所述机器人本体向前移动过程中机器人本体前侧出现的障碍物进行感测；

一控制系统，所述的障碍物感测装置与所述的控制系统相信号连接，所述的机器人本体能够基于所述障碍物感测装置反馈的信息控制所述的机器人本体移动；其特征在于：

所述的控制系统内部预设一由若干个距离值元素组成的距离数据集合，所述的距离数据集合由第一子集和第二子集构成，所述的第一子集和第二子集无交集，所述的第二子集不包括0值；

所述的控制系统执行一算法，使一旦所述的障碍物感测装置感测到障碍物，即在所述的距离数据集合内随机抽取一随机距离值，并分析所述的随机距离值是属于所述第一子集还是属于所述第二子集；当所述的随机距离值属于所述第一子集时，所述的控制系统给所述的机器人本体发送执行远离所述障碍物的第一操作指令；当所述的随机距离值属于所述第二子集时，所述的控制系统给所述的机器人本体发送沿着该障碍物的边部行走所述随机距离值的第二操作指令。

上述技术方案中，优选的，所述的距离数据集合为从一上限距离值至一下限距离值之间的距离值元素集合，所述的上限距离值大于所述的下限距离值。

上述技术方案中，优选的，所述的上限距离值小于等于100cm，所述的中间距离值小于等于20cm。

上述技术方案中，优选的，所述的第一子集为从所述的下限距离值至一中间距离值之间的数值集合，所述的第二子集为从所述的中间距离值至所述的上下距离值之间的数值集合，并且所述的第二子集中不包括中间距离值；其中，所述的中间距离值大于所述的下限距离值而小于所述的上限距离值

上述技术方案中，优选的，所述的下限距离值为0。

上述技术方案中，优选的，所述的障碍物感测装置包括若干个设置在所述机器人本体前部的接近传感器。

上述技术方案中，优选的，所述的地面清洁机器人还包括碰撞检测装置，所述的碰撞检测装置包括安装在所述机器人本体上并且可相对于所述机器人本体移动的防撞板、连接至所述的防撞板并且被配置成响应于所述防撞板的移动而向外输出一信号的碰撞传感器，所述的碰撞传感器与所述的控制系统相连接；当所述的控制系统接收到所述的碰撞传感器发送的信号时，所述的控制系统给所述的机器人本体发送执行远离所述避障物的第三操作指令。

上述技术方案中，优选的，所述的机器人本体执行远离所述避障物的操作包括：控制所述机器人本体后退或者相对于原前进方向转过大于0度小于等于180度的角度。

为了实现上述发明的第二目的，本发明采用如下第三技术方案：一种用于地面清洁机器人的控制方法，所述的控制方法包括：

预先在所述的地面清洁机器人中确定一由若干个距离值元素组成的距离数据集合，该距离数据集合由第一距离数据子集和第二距离数据子集构成，所述的第一距离数据子集和第二距离数据子集无交集；

控制所述的地面清洁机器人在待清洁面上自主移动并同时执行地面清洁工作；

感测所述的地面清洁机器人行进路径上的障碍物；

当感测到障碍物时，控制所述的地面清洁机器人在所述距离数据集合内随机抽取一随机距离值，而后分析所述的随机距离值是属于所述第一距离值子集内的一个元素还是属于所述第二距离值子集内的一个元素；如所述的随机距离值归属于所述第一距离值子集内的一个元素时、则控制所述的地面清洁机器人执行远离所述避障物的操作，如所述的随机距离值归属于所述第二距离值子集内的一个元素、则控制所述的地面清洁机器人沿着该障碍物的边部持续行走所述随机距离值所对应距离。

本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本案的地面清洁机器人，在遇到障碍物时，能够随机判断是否沿着障碍物边部行走，而且行走的距离也具有随机性，其能够改变原机器人本体移动时的固化模式，也大大提高了对障碍物边部的清洁覆盖率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种地面清洁机器人的立体示意图；

图2为图1的地面清洁机器人的仰视示意图；

图3为图1的地面清洁机器人中上盖掀开后的示意图；

图4为图1的地面清洁机器人另一个视角下的立体示意图；

图5为图3中的地面清洁机器人去除上盖、碰撞检测装置后的示意图；

图6为图1中的地面清洁机器人在一示例性的区域内移动的路径示意图；

图7示出了执行正常移动模式的机器人本体的示例性移动过程；

图8示出了执行避障模式的机器人本体的示例性移动过程；

图9示出了执行短贴边移动模式的机器人本体的示例性移动过程；

图10示出了执行长贴边移动模式的机器人本体的示例性移动过程；

图11示出了包含遥控器的地面清洁机器人的示意图。

具体实施方式

为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

图1-3示出了地面清洁机器人100的示意图，它包括一个大致呈圆形的机器人本体1，机器人本体1包括上盖101、底盘102、电池模块103、驱动系统、主清扫刷105、驱动主清扫刷105的主刷电机1051、一对侧边刷106a和106b、分别驱动一对侧边刷工作的右边刷电机1061a和左边刷电机1061b、尘盒107和控制器108。在使用过程中，控制器108向驱动系统、主刷电机1051以及右边刷电机1061a和左边刷电机1061b提供指令，从而使地面清洁机器人100在清洁表面（例如，地板）上移动，以便将杂物从清洗表面清除。

参照图1、2，机器人本体1包括前部1011、后部1012，并且在前部1011和后部1012之间限定一沿前后方向延伸的前后中心线1015。当该机器人本体1被放置在清洁表面上时，前后中心线1015基本上平行于清洁表面。前后中心线1015将机器人本体1分成右部1013和左部1014。

再次参照图2、3，侧边刷106可安装成延伸经过上盖101的侧边缘，用于清除底盘102下方及与其紧邻的污物和碎屑，在机器人本体1沿向前方向清扫时将污物和碎屑清扫到主清扫刷105的清扫路径中。驱动系统包括右驱动轮组件1041和左驱动轮组件1042。每个驱动轮组件1041、1042包括轮子109a、109b和连结至轮子以驱动轮子的电机110a、110b。驱动轮组件1041、1042连接至底盘102上并且位于清洁表面上方。控制器108（也在图5中示出）位于机器人本体的内部，并且由基于行为的机器人控制，以便基于下述提及的传感器读数或指示，向机器人100的零部件提供指令，如下所述，从而以自主的方式来绕过障碍物导航、清扫地面。控制器108可向驱动系统提供指令来驱动轮组件1041和1042向前或向后以操纵机器人本体1。例如，指令可以由控制器108发出，以在向前方向上结合两个轮组件1041、1042，致使机器人本体1向前运动。在另一个实例中，指令可以发出用于左转，其促使左轮组件1041在前进方向上结合，而右轮组件1042在向后方向上驱动，致使在从上方观察时机器人本体1沿顺时针转。在另一个实例中，类似的指令可以发出用于右转，其致使在从上方观察时机器人本体1沿逆时针转。如在下面进一步详细所述，控制器108可将向前、向后、向右和/或向左的指令结合发给驱动系统，以使得在机器人本体1移动越过清洁表面时使机器人本体1绕过所遇到的一个或多个障碍物。底盘102的前下方还具有将机器人本体支撑于清洁表面上方的脚轮组件111，该脚轮组件111不具有动力，属于被动运动部件。底盘102可以保护机器人本体1的内部部分，并且防止灰尘和碎屑的侵入。电池模块中内含的电池可以为机器人本体提供电源。

参照图3，机器人本体1上设置有障碍物感测装置2，障碍物感测装置2包括多组分布安装在机器人本体1的外周侧壁处的接近传感器21a-h，这些接近传感器21a-h分布在机器人本体1前半部分的外周侧壁处。接近传感21a-h均与控制器108相信号连接，当控制器108接收到任意一个接近传感器21a-h发送的信号时，则表明机器人本体1的周围出现障碍物。因此，碰撞接近传感21a-h能够对机器人本体1向前移动过程中出现在机器人本体1前侧的障碍物（此处的障碍物为如墙面、家具等阻挡机器人本体进一步移动的固定物，下同此解释）进行感测，例如，接近传感器21a-h可适于感知机器人本体1旁边（例如前面）约1cm至约50cm的潜在障碍物。当接近传感器21a-h可感知到机器人本体1附件近距离出现障碍物时，机器人的控制器需要为机器人选择处理该局势的方法，下述再详细介绍。在一些实施方式中，每个接近传感器21a-h包括红外发射接收器对，如红外发射接收器对应应的探测半径为1cm至约50cm，在此半径内，接近传感器能够感测到障碍物的存在。由于利用红外发射接收器对检测障碍物为常规技术手段，在此不赘述。在其他实施例中，此接近传感器还可以是设置机器人本体1前半部分上的声纳传感器，以评估障碍物到机器人本体1的距离。

参照图4、5，机器人本体1在前半部分的外周侧壁上还碰撞检测装置3，碰撞检测装置3包括安装在机器人本体1右前方向外侧壁上并且可相对于底盘102移动的右防撞板31a、连接至右防撞板31a并且被配置成响应于右防撞板31a的移动而向外输出一信号的右碰撞传感器32a，安装在机器人本体1左前方向外侧壁上并且可相对于底盘102移动的左防撞板31b、连接至左防撞板31b并且被配置成响应于左防撞板31b的移动而向外输出一信号的左碰撞传感器32b，右碰撞传感器32a和左碰撞传感器32b均与控制器108相连接；当控制器108接收到任意一个碰撞传感器发送的信号时，则表面机器人本体1与外界障碍发生碰撞。

控制器108与机器人本体上的所有电子部件，如接近传感器21a-e、右碰撞传感器32a、左碰撞传感器32b、马达110a和110b、主刷电机1051以及右边刷电机1061a和左侧边刷电机1061b相连接，接近传感器21a-e、右碰撞传感器32a、左碰撞传感器32b碰撞传感器能够将其接收的信号反馈给控制器108，控制器108能够基于这些信号对马达110a和110b、主刷电机1051以及右边刷电机1061a和左侧边刷电机1061b进行控制。

参照图6所示，本例中，控制器108能够引导机器人本体1按照多个清洁模式穿过清洁面500并实现对清洁面500的清洁。这些多个清洁模式包括：一控制机器人本体在障碍物之间移动的正常移动模式；一控制机器人本体远离障碍物的避障模式；一控制所述的机器人本体沿着所述障碍物的边部持续移动一距离的短贴边移动模式，该距离的长短为从一距离数据集合中随机抽取的一随机距离；一控制所述的机器人本体自主寻找障碍物的边部并在寻找到障碍物边部后持续沿障碍物边部移动的长贴边移动模式。

参照图7，机器人本体1可使用正常移动模式进行移动，此模式下，机器人本体1在移动过程未感测到障碍物，机器人本体1在障碍物之间的空白区域内行走，其行走的轨迹可以是各种各样，如直线形，曲线形、矩形波形等。

参照图8，机器人本体1可使用避障模式进行移动，例如：当控制器108接收到来自接近传感器或碰撞传感器的信号时，控制器108可以选择避障模式作为机器人本体1即将执行的移动模式，此模式下，机器人本体1后退、或绕逆时针、或绕顺时针转过一定角度（如可以为大于0度小于等于180度的角度）使得机器人本体1朝向远离障碍物501的方向移动，即背离障碍物501移动并沿新的方向行进。

参照图9，机器人本体1可使用短贴边移动模式进行移动，例如：当控制器108接收到来自接近传感器的信号时，控制器108可以选择短贴边移动模式作为机器人本体1即将执行的移动模式，此模式下，机器人本体1在接近障碍物502、503、504后调整机器人本体的姿态使其能沿着障碍物502、503、504的边部持续移动一距离l1、l2、l3，这些距离l1、l2、l3均是一选自一距离数据集合中的随机距离，即距离l1、l2、l3可以不同、也可以相同，不同或相同的概率是随机出现的。

参照图10，机器人本体1可使用长贴边移动模式进行移动，例如：机器人本体1在切换到该模式下，机器人本体1自主寻找障碍物505的边部并在寻找到障碍物505的边部后持续沿障碍物505的边部移动直至障碍物505的边部消失或者达到控制器108内预设的最大移动距离值，随后再次寻找障碍物506并沿着障碍物506的边部移动因此，长贴边移动模式下的单次移动距离长短将随着障碍物边部的长短不同而不同，也可以随着控制器108内预设的最大移动距离值的不同而不同。

为了使得机器人本体1能够执行短贴边移动模式和长贴边移动模式，机器人本体1上还应设置跟随传感器（图中未示出），此跟随传感器能够帮助机器人本体1在移动过程中，始终紧挨着障碍物的边部移动。如在机器人本体1的左、右侧部均设置跟随传感器，随传感器可以确保机器人本体1何时跟随障碍物的边部。在其他实施例中，此贴边传感器可以由部分接近传感器来兼职。在机器人本体1执行短贴边移动模式或长贴边移动模式下，侧边刷104将发挥重要作用。通过用侧边刷104(其伸出上盖101的周界)以捕获在障碍物边部裂缝中的以及沿着超出主清扫刷103所及的边缘的碎屑。

本案中，机器人本体1可以按照第一清洁方式进行工作，也可以按照第二清洁方式进行工作；在第一清洁方式下，机器人本体1在正常移动模式、避障模式以及短贴边移动模式之间相互切换工作；在第二清洁方式下，机器人本体1始终按照长贴边模式进行工作。

为了方便用户自主选择按照第一清洁方式还是按照第二清洁方式进行工作，如图11所示，机器人还包括一用于控制机器人本体1工作的遥控器4，该遥控器4上设置有一输入单元41，该输入单元41上设置有方式选择单元，用户可以自主选择机器人本体1是按第一第二清洁方式还是第二清洁方式进行工作的。本例中，第一清洁方式和第二清洁方式不会同时出现在机器人执行单次清洁任务的过程中。

为了使得机器人在第一清洁方式下，机器人本体1能够自主在正常移动模式、避障模式以及短贴边移动模式之间切换，在控制系统108内预设一由若干个距离值元素l1、l2、……ln组成的距离数据集合p，距离数据集合p由第一子集p1和第二子集p2构成，第一子集p1和第二子集p2无交集，第二子集p2不包括0值；如距离数据集合p为从上限距离值lmax至一下限距离值lmin之间的距离值元素集合，上限距离值lmax大于所述的下限距离值lmin，第一子集p1为从下限距离值lmin至一中间距离值lmid之间的数值集合，第二子集p2为中间距离值lmid至一上限距离值lmax之间并且不包括中间距离值lmid的数值集合，中间距离值lmid大于下限距离值lmin而小于上限距离值lmax。

本例中控制器108基于上述预设的数据集合，其执行一算法，在该算法下，使一旦障碍物感测装置2感测到障碍物，控制器108即在距离数据集合p内随机抽取一随机距离值lran，并分析随机距离值lran是属于第一子集p1还是属于第二子集p2；当随机距离值lran属于第一子集p1时，即满足第一条件时，控制器108给机器人本体1发送执行远离障碍物的第一操作指令；当随机距离值lran属于第二子集p2时，即满足第二条件时，控制器108给机器人本体1发送沿着该障碍物的边部行走随机距离值lran的第二操作指令。当控制器108接收到碰撞检测装置3中的碰撞传感器发送的信号时，控制器108给机器人本体1发送执行远离避障物的第三操作指令。

下面以一具体示例来阐述机器人的运行过程：

距离数据集合p为从100cm至0之间的距离值元素集合，从该距离数据集合p内抽取的距离值元素可以是从0-100cm中任意一个大小的距离数或任意一个大小的整数距离值；第一子集p1为从0至20cm之间的距离值元素集合，该第一子集p1内的距离值元素均为大于等于0、小于等于20cm；第二子集p2为从20cm至100cm之间且不包括20cm的距离值元素集合，该第二子集p2内的距离值元素均为大于20cm、小于等于100cm。机器人100在移动过程中，当障碍物感测装置2感测的机器人本体1的前方出现障碍物，时，控制器108即在距离数据集合p内随机抽取一随机距离值lran；如随机生成的随机距离值lran为小于等于20cm的值时，机器人本体1执行远离障碍物的动作，即机器人100从正常移动模式切换到避障模式；如随机生成的随机距离值lran为大于20cm时，机器人本体1调整姿态执行沿着障碍物边部移动的动作，即机器人100从正常移动模式切换到短贴边模式，在短贴边模式下，机器人本体1将沿着障碍物的边部持续移动该随机距离值lran。

下面阐述一下，机器人100按照第一清洁方式进行工作的过程：

机器人100首先在清洁面上按照正常移动模式进行移动，在移动过程中，机器人同时执行障碍物检测工作；当感测到障碍物时，控制机器人100在距离数据集合p内随机抽取一随机距离值lran，而后分析的随机距离值lran是属于第一距离值子集p1内的一个元素还是属于所述第二距离值子集p2内的一个元素；如随机距离值lran归属于第一距离值子集p1内的一个元素时、则控制机器人100执行远离避障物的操作，如随机距离值lran归属于所述第二距离值子集p2内的一个元素、则控制机器人100沿着该障碍物的边部持续行走述随机距离值lran所对应距离。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。